CN115005088A - 一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法，属于红毛菜养殖技术领域。本发明的方法具体包括以下步骤：红毛菜叶状体用砂滤海水洗涤，挤干水分后接种于薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中进行连续充气悬浮培养。与传统的海区养殖相比，红毛菜生长速率更快，产量更高，同时不饱和脂肪酸、粗脂肪的含量也实现显著提高，为大型海藻设施化养殖提供新的模式与技术。

Description

一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法

技术领域

本发明属于红毛菜养殖技术领域，具体涉及一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法。

背景技术

红毛菜(Bangia fuscopurpurea)分类学属于红藻门(Rhodophyta)红藻纲(Rhodophyceae)红毛菜目(Bangiales)红毛菜科(Bangiaceae)红毛菜属(Bangia)。红毛菜富含蛋白质及不饱和脂肪酸等营养成分，是已知大型海藻EPA含量最高的物种，具有很高的食用和药用价值。

红毛菜自然分布在北太平洋西部与北大西洋两岸的温带和亚热带地区，在我国主要分布于福建等东海和南海沿岸的上潮带。因红毛菜成体为毛丝状的叶状体(也成为原叶体prothallium)，自然产量较低，且受全球气候变化和人类活动影响，其资源日趋枯竭。莆田县水产技术推广站开展红毛菜养殖试验，形成了包括贝壳丝状体育苗和网帘海上养成这两个主要阶段的红毛菜人工养殖技术，其主要工艺流程为：编织养殖条帘→选择海区→设置养殖筏→绑结条帘→增加附加浮力→调节采苗水层→刺激贝壳丝状体→放散壳孢子→捞出贝壳丝状体→计算壳孢子数→喷洒壳孢子→晒苗帘、分苗帘→洗刷条帘→检查单孢子日放散量→采集单孢子→晒帘、分散子帘→剪收→加工产品。针对红毛菜连续放散单孢子的特性，进行海上的网帘覆盖式采苗和养殖取得了初步效果，有效提高了红毛菜养殖的种苗来源保障；通过立体采苗、“气泡+冲水”等工艺的发展进一步优化了壳孢子采苗效率，同时通过养殖管理调整提高了红毛菜对水温、水层适应及耐干性等能力。

中国专利申请CN201510152439.0包括以下步骤：选择海水流速为0.1-0.3m/s的海域，在海底设置品字状排列的筏架，所述海域在小潮满潮线以下的中潮带海区和低潮带海区；将条帘浸泡入柠檬酸中，然后放入海水中脱酸，将所述条帘绑结于所述筏架上，将红毛菜贝壳丝状体进行海流刺激，壳孢子放散后得到壳孢子水，所述壳孢子放散步骤具体为：将取回的贝壳丝状体投入装有海水的容器中，搅动水体促使壳孢子放散；将碳酸氢铵、碳酸钙、硼酸、硫酸钛、氯化钾和硝酸钴加入水中，加热搅拌，过滤后得到营养液，将所述营养液和所述壳孢子水依次泼洒于所述条帘上；采苗后晒帘，分帘养殖，得到红毛菜。

长期以来，红毛菜养殖主要是按照室内贝壳丝状体育苗和网帘海区筏式养殖的工艺进行，育苗时间从12月下旬至第二年10月，养成期则从12月至第二年的3月，仅可采收2～4水，受制于养殖水温等环境条件，养殖生产效率相对较低，每公顷养殖面积仅可收获75.00kg鲜菜。传统海区筏式养殖的红毛菜，因在养殖或运输过程中易参杂养殖绳纤维丝、泡沫粒、头发、碎贝壳等海区杂质，需要用手工进行挑选去杂，极其费时费力，生产效率低下且人工成本高昂。

此外，尽管养殖红毛菜具有投入低收益高的良好产业价值，但当前养殖已连续多年发生烂菜造成生产减收。红毛菜养殖业出现较大的下滑，无法充分满足国内外市场需求，急需开展红毛菜新型养殖方式的探索。有鉴于此，本发明提供一种新型的红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法，有效解决烂叶问题，不仅为产业发展提供新的空间和技术，同时也进一步填补了大型海藻陆基养殖模式的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法，与传统的海区养殖相比，红毛菜生长速率更快，产量更高，同时不饱和脂肪酸、粗脂肪的含量也实现显著提高，为大型海藻设施化养殖提供新的模式与技术。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一方面，本发明提供一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法，在薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中，进行连续充气悬浮培养。

所述薄膜袋气升式光生物反应器包括圆柱框架和塑料袋。

所述薄膜袋气升式光生物反应器和塑料桶均配有充气系统。

优选地，所述方法具体包括以下步骤：红毛菜叶状体用砂滤海水洗涤，挤干水分后接种于薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中进行连续充气悬浮培养。

进一步优选地，所述悬浮培养的条件为：自然光采光，温度9.0-22.0℃，盐度29.00-31.00‰。

更进一步优选地，所述悬浮培养的温度为15.0±3.0℃。

优选地，所述薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中的培养液为包括NaNO₃、KH₂PO₄的砂滤海水，进一步优选地，所述NaNO₃在砂滤海水中的浓度为100-300mg·L^-1，更进一步优选为150-250mg·L^-1，最优选为200.00mg·L^-1；所述KH₂PO₄在砂滤海水中的浓度为10-30mg·L^-1，更进一步优选为15-25mg·L^-1，最优选为20.00mg·L^-1。

进一步优选地，所述薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中的培养液还包括柠檬酸铁，更进一步优选地，所述柠檬酸铁在砂滤海水中的浓度为1.00-3.00mg·L^-1，最优选为2.00mg·L^-1。

进一步优选地，红毛菜叶状体在薄膜袋气升式光生物反应器中的接种密度为0.10-1.00g·L^-1，更进一步优选为0.40-0.72g·L^-1，最优选为0.40g·L^-1。

进一步优选地，红毛菜叶状体在塑料桶中的接种密度为0.10-2.00g·L^-1，更进一步优选为0.20-1.72g·L^-1，最优选为0.72g·L^-1。

另一方面，本发明提供上述红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法在提高红毛菜营养成分含量中的应用。

优选地，所述营养成分包括蛋白、灰分、粗脂肪、单不饱和脂肪酸。

本发明的有益效果为：

(1)与传统的海区养殖相比，利用薄膜袋气升式光生物反应器和塑料桶两种悬浮培养方式的红毛菜生长速率更快，并且更有效地利用养殖的空间，为发展红毛菜设施化养殖产业提供了重要模式与技术基础。

(2)利用砂滤海水进行陆基养殖，从源头上解决了污染问题，同时采用过滤的方式收集藻体还具有操作简便的特点，本发明的方法有效解决了海区筏式养殖存在的塑料泡沫颗粒和聚乙烯纤维丝等杂质问题，比传统海区筏式养殖具有生产效率高、环境可控、收获加工成本低的巨大优势，是一种极具发展潜力的新型养殖模式。

(3)本发明实验证明，50L薄膜袋气升式光生物反应器和1000L塑料桶作为培养器具，红毛菜叶状体的日生长率最大可达到18.18％·d^-1和21.39％·d^-1，产率远高于网帘的室内水泥池养殖和海区筏式养殖；灰分和粗脂肪含量对比传统海区筏式网帘养殖分别提高20.81％和25.00％，蛋白质含量降低了18.15％；陆基养殖有效避免了海区养殖的杂质污染问题，同时不饱和脂肪酸、粗脂肪等营养物质的含量也优于传统的海区筏式网帘养殖，对提升红毛菜加工效率与质量具有重要价值。

附图说明

图1为传统的水泥池网帘养殖。

图2为悬浮扩培室内养殖，其中，左为白色塑料桶；右为薄膜袋气升式光生物反应器。

具体实施方式

以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本申请要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本申请的发明作出多种改变和修饰，而其也应当属于本申请要求保护的范围之中。

下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。

养殖设施与材料

养殖试验点：福建省霞浦县文岐村，霞浦县福连海水产育苗场。

水泥育苗池：水泥育苗池规格为长2.30m×宽8.00m×高0.50m(如图1)，用高浓度高锰酸钾消毒，清洗干净后先放水至约0.45m高备用。

网帘：网帘用维尼龙绳编织而成，规格为2.50m×3.00m。

薄膜袋气升式光生物反应器选用直径为0.30cm的铁丝网固定，围成直径为0.24m、高1.10m的圆柱框架，放入直径0.22m、高1.20m底部密封的聚乙烯塑料袋构成薄膜袋气升式光生物反应器(如图2)，配有气泵、充气管和气石构成的充气系统。

白色塑料桶选用直径为1.00m、高0.80m的白色塑料桶(如图2)，配有气泵、充气管和气石构成的充气系统。

养殖网帘和红毛菜叶状体均来自福建省莆田市龙凤祥食品有限公司。

养殖于海带育苗玻璃库房内，自然光采光，温度9.0～22.0℃，盐度29.00～31.00‰。

测试方法：

样品前处理：置于烘箱中50℃干燥至无水分状态，用小型高速粉碎机粉碎成粉末状，称取15.00g样品用于成分测定。

按照食品安全国家标准进行粗蛋白、灰分、粗脂肪和脂肪酸的测定：GB 5009.5-2016,食品安全国家标准,食品中蛋白质的测定；GB 5009.4-2016,食品安全国家标准,食品中灰分的测定；GB 5009.6-2016,食品安全国家标准,食品中灰分的测定；GB 5009.168-2016,食品安全国家标准,食品中脂肪酸的测定。

数据分析：

平均日生长率：

RGR(％·d^-1)＝[In(m_d·m₀ ^-1)·d^-1]×100％

水泥池网帘养殖单位面积平均产率：

单位面积平均产率(g·m^-2·d^-1)＝(m_d-m₀)·S^-1·d^-1

悬浮养殖折算单位面积平均产率：

单位面积平均产率(g·m^-2·d^-1)＝(m_d-m₀)·π^-1·r^-2·h^-1·d^-1

m_d：培养结束的鲜重；m₀：初始鲜重；S：网帘面积；d：培养天数；π：3.14；r：培养容器半径；h：培养容器高。

实施例1薄膜袋气升式光生物反应器养殖

红毛菜叶状体用砂滤海水冲洗干净，挤干水分后分别接种于薄膜袋气升式光生物反应器中的不同袋进行连续充气悬浮培养，培养水体50L，培养液为添加NaNO₃ 200.00mg·L^-1，KH₂PO₄ 20.00mg·L^-1的砂滤海水。培养周期和方式见表1。定期观察红毛菜生长情况，发现问题并及时处理。如在红毛菜养殖过程中会遇到石莼等绿藻污染，一旦发现及时滤除。悬浮扩培养殖中，培养结束后用300目筛绢过滤红毛菜，用手挤法挤压至无水滴滴下状态，称量鲜重，记录数据；将培养系统清洗干净，注入新鲜海水并添加营养盐后开展下一轮养殖。

表1.

注：平均值±标准误，n＝3。用Duncan法进行多重比较。同列标有不同小写字母者表示组间差异显著(P＜0.05)；标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P＞0.05)。

可见，接种密度为0.72g·L^-1时，温度由低到高，红毛菜平均日生长率依次为6.18±0.35％·d^-1、8.97±0.83％·d^-1、13.45±0.86％·d^-1；接种密度为0.40g·L^-1时，红毛菜平均日生长率最高为18.18±6.15％·d^-1。

实施例2塑料桶养殖

红毛菜叶状体用砂滤海水冲洗干净，挤干水分后分别接种于白色塑料桶进行连续充气悬浮培养，培养液为添加NaNO₃ 200.00mg·L^-1，KH₂PO₄ 20.00mg·L^-1的砂滤海水，有的组别还添加2.00mg·L^-1的柠檬酸铁。培养周期和方式见表2。定期观察红毛菜生长情况，发现问题并及时处理。如在红毛菜养殖过程中会遇到石莼等绿藻污染，一旦发现及时滤除。悬浮扩培养殖中，培养结束后用300目筛绢过滤红毛菜，用手挤法挤压至无水滴滴下状态，称量鲜重，记录数据；将培养系统清洗干净，注入新鲜海水并添加营养盐后开展下一轮养殖。

表2.

注：*表示添加柠檬酸铁。

15.0±3.0℃条件下，0.20g·L^-1接种密度红毛菜平均日生长率为21.39％·d^-1；14.0±2.0℃条件下，红毛菜平均日生长率在0.50g·L^-1接种密度达到最高为4.68％·d^-1；10.0±1.5℃条件下，红毛菜平均日生长率在0.72g·L^-1接种密度达到最高为5.27％·d^-1，在0.50g·L^-1接种密度时增加2.00mg·L^-1柠檬酸铁红毛菜平均日生长率提高为13.78％·d^-1。

对比例1水泥池网帘养殖

养殖网帘的红毛菜叶状体平均长度约为2.00cm左右，连同网帘一并干露后装入编织袋运输至实验地点，拉紧吊挂在水泥池水面下6.00cm左右，搅拌机搅拌促进流水，每天更换50％砂滤海水。培养液为添加NaNO₃ 200.00mg·L^-1，KH₂PO₄ 20.00mg·L^-1的砂滤海水，水泥池网帘养殖采用循环水系统，每天更换30％水体。

实验结果：2021年11月27日至2021年12月9日，附着红毛菜叶状体的网帘在室内水泥池经12d养殖，最终收获2380.00g，单位面积平均产率6.61g·m^-2·d^-1。

结果分析

本发明在海带育苗玻璃库房开展的红毛菜陆基养殖过程中直接采用自然光，未采用遮光措施，在冬季利用面积15m²开展的为时12d的红毛菜水泥池网帘养殖，共收获红毛菜2380.00g，明显高于海区筏式网帘养殖单位面积平均产率0.77g·m^-2·d^-1；开展的为时64d的红毛菜悬浮扩培养殖过程中，红毛菜薄膜袋气升式光生物反应器0.40g·L^-1接种密度下平均日生长率为18.18±6.15％·d^-1，显著高于0.72g·L^-1接种密度(6.18～13.45％g·L^-1)，红毛菜白色塑料桶同一温度(14.0±2.0℃)条件下，红毛菜平均日生长率随着接种密度的升高而提高，接种密度0.72g·L^-1时最高，为5.27％·d^-1。

温度是红毛菜叶状体养殖的主要环境因素，红毛菜叶状体生长适宜温度为20.0～25.0℃，在本发明的冬季养殖过程中，环境气温为9.0～22.0℃，红毛菜生长状态良好，50L薄膜袋气升式光生物反应器中接种密度为0.72g·L^-1时，平均日生长率随着温度的升高而提高，15.0±3.0℃时达到最高13.45±0.86％·d^-1，1000L白色塑料桶养殖的红毛菜的平均日生长率也随着温度升高而提高，温度为15.0±3.0℃时平均日生长率最高，为21.39％·d^-1，折算为单位面积平均产率，分别是室内红毛菜水泥池网帘养殖的17.53和6.47倍，具有更显著的生产优势，未来在高温季节可借助海带育苗室的制冷机组进行降温，突破传统海区养殖的春夏季水温限制，实现全年的连续养殖。另外，相同接种密度下(0.50g·L^-1)，养殖海水中添加2.00mg·L^-1柠檬酸铁的红毛菜平均日生长率对比未添加组提高了2.00倍，说明柠檬酸铁对红毛菜生长有良好的促进作用，并且藻体颜色呈现棕红色，未添加柠檬酸铁的藻体则为红色。

此外，本发明的室内悬浮扩培养殖模式生产的红毛菜避免了海区筏式养殖过程中附着的杂质问题，可大幅度降低加工生产成本，并通过室内养殖以及控温设备的应用，有望进一步延长室内养殖时间并解决海区养殖存在的病烂等问题。

营养成分检测结果如下：

表3.

可以看出，不同养殖方式的红毛菜营养成分含量存在差异。海区筏式网帘养殖红毛菜粗蛋白含量44.26％，陆基悬浮扩培养殖红毛菜粗蛋白含量为37.46％；陆基悬浮扩培养殖红毛菜灰分和粗脂肪含量分别为20.90％和5.50％，而海区筏式网帘养殖红毛菜灰分和粗脂肪含量分别为17.30％、4.40％；但是不同养殖方式的红毛菜脂肪酸种类相同，均包括10种饱和脂肪酸(C8:0、C10:0、C12:0、C14:0、C15:0、C16:0、C17:0、C18:0、C23:0、C24:0)、6种单不饱和脂肪酸(C16:1(n-7)、C18:1trans(n-9)、C18:1cis(n-9)、C20:1(n-11)、C22:1(n-9)、C24:1(n-9))和10种多不饱和脂肪酸(C18:2trans(n-6)、C18:2cis(n-6)、C18:3(n-6)、C18:3(n-3)、C20:2(n-6)、C20:3(n-6)、C20:3(n-3)、C20:4(n-6)、C20:5、C22:2(n-6))，且含量变化为饱和脂肪酸(SFA)＞多不饱和脂肪酸(PUFA)>单不饱和脂肪酸(MUFA)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法，其特征在于，在薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中，进行连续充气悬浮培养。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：红毛菜叶状体用砂滤海水洗涤，挤干水分后接种于薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中进行连续充气悬浮培养。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述悬浮培养的条件为：自然光采光，温度9.0-22.0℃，盐度29.00-31.00‰。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述悬浮培养的温度为15.0±3.0℃。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中的培养液为包括NaNO₃、KH₂PO₄的砂滤海水。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述NaNO₃在砂滤海水中的浓度为100-300mg·L^-1，进一步优选为150-250mg·L^-1，最优选为200.00mg·L^-1；所述KH₂PO₄在砂滤海水中的浓度为10-30mg·L^-1，进一步优选为15-25mg·L^-1，最优选为20.00mg·L^-1。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述薄膜袋气升式光生物反应器和/或塑料桶中的培养液还包括柠檬酸铁，进一步优选地，所述柠檬酸铁在砂滤海水中的浓度为1.00-3.00mg·L^-1，最优选为2.00mg·L^-1。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，红毛菜叶状体用在薄膜袋气升式光生物反应器中的接种密度为0.10-1.00g·L^-1，进一步优选为0.40-0.72g·L^-1，最优选为0.40g·L^-1。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，红毛菜叶状体用在塑料桶中的接种密度为0.10-2.00g·L^-1，进一步优选为0.20-1.72g·L^-1，最优选为0.72g·L^-1。

10.权利要求1-9任一项所述红毛菜陆基悬浮扩培养殖的方法在提高红毛菜营养成分含量中的应用。

Images